MOS管開啟電壓定義,mos管開啟電壓一般多少-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2025-06-25
MOS管的開啟電壓（閾值電壓）是指柵極與源極之間的電壓（VGS）達(dá)到一定值時，半導(dǎo)體表面形成導(dǎo)電溝道所需的最小電壓值，其具體數(shù)值因MOS管類型（N溝道/P溝道）和型號而異，通常N溝道為1-2.5V，P溝道為-1至-3V。
開啟電壓（Vth）是MOS管從截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)的臨界電壓，主要由以下因素決定：
1.溝道類型：N溝道MOS管需VGS>0（典型值1-2.5V)，P溝道需VGS<0（典型值-1至-3V）。
2.工藝參數(shù)：包括柵氧化層厚度、半導(dǎo)體載流子濃度等。
3.應(yīng)用場景：高端驅(qū)動需額外升壓（如VCC+4V）以確保完全導(dǎo)通。
電路中，MOS管的開啟電壓取多少最為合適呢？比如：某Nmos VGS范圍為正負(fù)20V，柵極閾值電壓（VGSth）最小為0.8V，最大為1.5V。
那么此時的Mos管柵極電壓取多少最為合適？
在電路中，MOS管的開啟電壓（通常指的是閾值電壓）決定了MOS管從截止?fàn)顟B(tài)到導(dǎo)通狀態(tài)所需的柵源電壓（VGS）的最小值。對于NMOS管，當(dāng)VGS大于Vth時，管子開始導(dǎo)通。
考慮到NMOS管的VGS范圍和VGSth范圍，我們可以進(jìn)行以下分析：
VGS范圍：正負(fù)20V。這意味著該NMOS管可以承受從-20V到+20V的柵源電壓。VGSth范圍：0.8V（min）到1.5V（max）。這意味著為了使NMOS管從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，柵源電壓VGS至少需要達(dá)到2V，但也可能在1.5V時才開始明顯導(dǎo)通。
為了選擇合適的柵極電壓，我們需要考慮以下幾點：
功耗：如果VGS設(shè)置得太高，雖然可以確保MOS管完全導(dǎo)通，但可能會增加功耗。
穩(wěn)定性：為了確保MOS管在各種條件下都能穩(wěn)定工作，VGS應(yīng)設(shè)置在VGSth的上方。噪聲裕量：考慮到電路中的噪聲和波動，VGS應(yīng)有一定的裕量，以確保在噪聲干擾下仍能正常工作。
基于上述考慮，一個常見的做法是將VGS設(shè)置為VGSth的最大值加上一定的裕量。在這個例子中，VGSth的最大值是1.5V，我們可以在此基礎(chǔ)上增加一個裕量，接下來討論下這個裕量如何確認(rèn)首先看下VGS跟IDS的對應(yīng)關(guān)系曲線圖：
在不同的Vgs電壓下lds電流時不同的，在Vds=1V的前提下
當(dāng)Vgs=2.5V時，Ids=0.2A;
當(dāng)Vgs=10V時，Ids=0.9A;
而持續(xù)ld=500mA，從曲線關(guān)系圖得出，當(dāng)Vgs大于3V時最為合適，而4V到10V之間lds變化趨勢不大；
接下來我們看下導(dǎo)通電阻Rds_on與lds在不同Vgs電壓下的對應(yīng)關(guān)系:
當(dāng)Ids=0.1A,在Vgs=2.5V、4.5V和10V下的Rds_on分別是2.7歐姆、1.2歐姆和1歐姆。由此推出當(dāng)Vgs=2.5V時,Rds_on過高,而Vgs=2.5V和10V時,Rds_on_on差別不大,此時VGS最佳開啟電壓在4.5V到10V。
由上分析知：Vgs=10V時,Rds_on最小,Ids最大,如果要求過電流要大此時比較合適；
然而還需要考慮一點是導(dǎo)通損耗，即P=lds^2*Rds_on。
所以當(dāng)過電流不需要很大時，選擇Vgs=4.5V對整體性能更加兼容。
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